一种四足机器人的足底结构及足底更换方法与流程

1.本发明涉及机器人技术领域，更具体地说，涉及一种四足机器人的足底结构及足底更换方法。


背景技术：

2.随着数字电网的提出和企业数字化转型战略的全面推广，目前，换流站和变电站已经逐步开始采用无人车、机器人和机器狗等自动化设备对站内的设备、表计进行红外巡检及外观巡检。由于四足机器人具有优异的越障及运动性能，并且能够适应换流站中相对复杂地形的巡检，覆盖更广的巡检范围，因此在换流站中常常采用四足机器人进行巡检作业，然而对四足机器人的足底结构的摩擦也是十分严重的。
3.在现有技术中，当机器人进行行走时，足底和地面会产生摩擦，长期使用后，会严重磨损足底，由此足底缓冲材料需要定期更换，但是对于长期在野外工作的机器人，不方便经常更换其磨损的足底缓冲材料。同时，足底缓冲材料一般在局部发生严重磨损后，就需要更换整个足底缓冲材料，造成了足底缓冲材料的浪费。
4.此外，针对不同路面场景而设计的具有不同缓冲能力和耐磨能力的机器人足底，在进行更换时也需要人工进行操作，更换效率较低。
5.因此，如何在保证足底结构的利用率的同时，提高足底更换效率，成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。


技术实现要素：

6.有鉴于此，本发明的目的在于提供一种四足机器人的足底结构，以在保证足底结构的利用率的同时，提高足底更换效率；
7.本发明的另一目的在于提供一种针对上述四足机器人的足底结构的足底更换方法。
8.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
9.一种四足机器人的足底结构，包括：
10.足底本体，通过固定部设置在小腿单元的底部；所述足底本体设置有定位筋，所述定位筋将所述足底本体的表面分隔形成多个足底工作面；
11.卡锁件，设置在所述小腿单元上，用于与所述定位筋配合，以限制所述足底工作面转动。
12.可选地，在上述四足机器人的足底结构中，所述固定部包括轴座和转轴；所述轴座分别设置在所述小腿单元的两侧；所述转轴设置于所述足底本体，所述转轴与所述轴座的转轴孔配合。
13.可选地，在上述四足机器人的足底结构中，所述转轴孔包括均能与所述转轴配合第一孔位和第二孔位，所述转轴与所述第一孔位配合时，所述卡锁件与所述定位筋配合，所述转轴与所述第二孔位配合时，所述卡锁件与所述定位筋脱离。
14.可选地，在上述四足机器人的足底结构中，所述第一孔位和所述第二孔位在连通处的宽度小于所述转轴的直径。
15.可选地，在上述四足机器人的足底结构中，所述转轴与所述小腿单元的行进方向平行。
16.可选地，在上述四足机器人的足底结构中，所述卡锁件设置有限位槽；所述限位槽与所述定位筋卡接配合。
17.可选地，在上述四足机器人的足底结构中，所述足底本体为球状结构；所述定位筋为设置在所述球状结构外表面的凸起部，以将所述球状结构分隔形成多个所述足底工作面。
18.可选地，在上述四足机器人的足底结构中，所述小腿单元的底部设置有弧形面；所述足底本体部分设置在所述弧形面内。
19.可选地，在上述四足机器人的足底结构中，各个所述足底工作面分别由不同的足底缓冲材料组成。
20.一种足底更换方法，针对如上所述的四足机器人的足底结构，包括步骤：
21.四足机器人处于趴卧状态，并通过甩动所述小腿单元，将所述转轴由所述第一孔位调至所述第二孔位；
22.利用所述足底工作面与地面的摩擦，使得新的所述足底工作面旋转至与地面接触的位置；
23.当新的所述足底工作面更换后，四足机器人处于站立状态，并通过重力作用将所述转轴由所述第二孔位调至所述第一孔位，完成足底更换。
24.本发明提供的四足机器人的足底结构，将足底本体通过固定部设置在小腿单元的底部，且在足底本体上设置有定位筋，以将足底本体的表面分隔形成多个足底工作面，提高了足底结构的利用率。同时，在小腿单元上设置有卡锁件，使得卡锁件与定位筋配合，以限制足底工作面的转动。当四足机器人遇到不同的路面场景后，针对多种路面场景进行不同足底工作面的更换，无需将整个足底结构拆卸，即可完成对足底工作面的更换，提高了足底更换效率。
25.与现有技术相比，本发明提供的四足机器人的足底结构，通过在足底本体上设置定位筋，以将足底本体的表面分隔形成多个足底工作面，从而适应不同的路面场景，提高了足底结构的利用率。同时在小腿单元上设置有卡锁件，使得卡锁件与定位筋配合，以限制足底工作面的转动，从而实现足底工作面的更换，提高了足底结构的足底更换效率。
附图说明
26.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
27.图1为本发明实施例提供的四足机器人的足底结构的轴侧图；
28.图2为本发明实施例提供的四足机器人的足底结构的左视图；
29.图3为图2中a-a剖面图；
30.图4为本发明实施例提供的四足机器人的足底结构在切换状态下的结构示意图；
31.图5为本发明实施例提供的四足机器人的足底结构在切换状态下的左视图；
32.图6为图5中b-b剖面图；
33.图7为本发明实施例提供的四足机器人的足底结构在工作状态下的结构示意图；
34.图8为本发明实施例提供的四足机器人的足底结构在工作状态下的左视图；
35.图9为图8中c-c剖面图；
36.图10为本发明实施例提供的足底本体的第一视角图；
37.图11为本发明实施例提供的足底本体的第二视角图。
38.其中，100为小腿单元，101为轴座，102为卡锁件，1021为限位槽，200为大腿单元，300为足底本体，301为足底工作面，302为定位筋，303为转轴。
具体实施方式
39.本发明的核心在于提供一种四足机器人的足底结构，以在保证足底结构的利用率的同时，提高足底更换效率；
40.本发明的另一核心在于提供一种针对上述四足机器人的足底结构的足底更换方法。
41.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
42.如图1和图3所示，本发明实施例公开了一种四足机器人的足底结构，包括足底本体300和卡锁件102。需要说明的是，本发明实施例公开的四足机器人的足底结构主要应用于换流站巡检机器人的足底结构，当然也可以应用于其它场景的不同种类的机器人的足底结构。只要采用本发明实施例公开的足底结构，均在本技术的保护范围之内。下面实施例主要针对四足机器人进行解释和说明，对于其它种类机器人的应用，本文在此不一一列举。
43.具体地，如图2所示，足底本体300通过固定部设置在小腿单元100的底部，足底本体300设置有定位筋302，定位筋302将足底本体300的表面分隔形成多个足底工作面301。本实施例中，相邻定位筋302之间的夹角为60
°
，以将足底本体300的表面均分为三个足底工作面301。三个足底工作面301可以对应三种不同的路面场景，也可对应同一种路面场景或两种路面场景。当四足机器人在巡检过程中，遇到不同的路面场景时，只需将对应相应路面场景的足底工作面301调至与地面接触位置即可，无需将整个足底结构拆卸，就能完成足底工作面301的切换，方便快捷。同时，三个足底工作面301的设置充分利用了足底本体300的表面，避免了足底本体300当局部位置发生磨损后，就对整个足底本体300进行更换的情况的发生，提高了足底结构的利用率。
44.如图3所示，卡锁件102设置在小腿单元100上，用于与定位筋302配合，以限制足底工作面301转动。当四足机器人遇到不同的路面场景后，进行相应的足底工作面301的切换，足底工作面301切换完成后，通过定位筋302与卡锁件102之间卡接配合，以限制足底工作面301转动，从而防止四足机器人在行进过程中，足底本体300受到与地面的摩擦的影响，使足底工作面301发生转动，导致四足机器人行进不稳定。
45.本发明提供的四足机器人的足底结构，将足底本体300通过固定部设置在小腿单元100的底部，且在足底本体300上设置有定位筋302，以将足底本体300的表面分隔形成多个足底工作面301，提高了足底结构的利用率。同时，在小腿单元100上设置有卡锁件102，使得卡锁件102与定位筋302配合，以限制足底工作面301的转动。当四足机器人遇到不同的路面场景后，针对多种路面场景进行不同足底工作面301的更换，无需将整个足底结构拆卸，即可完成对足底工作面301的更换，提高了足底更换效率。
46.与现有技术相比，本发明提供的四足机器人的足底结构，通过在足底本体300上设置定位筋302，以将足底本体300的表面分隔形成多个足底工作面301，从而适应不同的路面场景，提高了足底结构的利用率。同时在小腿单元100上设置有卡锁件102，使得卡锁件102与定位筋302配合，以限制足底工作面301的转动，从而实现足底工作面301的更换，提高了足底结构的足底更换效率。
47.进一步地，在一具体实施例中，如图4和图7所示，固定部包括轴座101和转轴303，轴座101分别设置在小腿单元100的两侧，转轴303设置于足底本体300，转轴303与轴座101的转轴孔配合，以使足底本体300沿转轴303发生转动，从而实现对足底工作面301的更换。具体地，转轴孔包括均能与转轴303配合第一孔位和第二孔位。如图7至图9所示，转轴303与第一孔位配合时，卡锁件102与定位筋302配合，如图4至图6所示，转轴303与第二孔位配合时，卡锁件102与定位筋302脱离。为了防止在四足机器人行进过程中，转轴303从第一孔位脱出并滑至第二孔位，第一孔位和第二孔位在连通处的宽度小于转轴303的直径，且转轴101与小腿单元100的行进方向平行，以保证足底工作面301不会受四足机器人在行进过程中足底本体300与地面的摩擦的影响而进行切换，只能沿垂直于行进方向侧进行转动切换。需要说明的是，垂直于行进方向侧指的是垂直于转轴101的方向。
48.进一步地，如图9所示，在一具体实施例中，卡锁件102设置有限位槽1021，限位槽1021与定位筋302卡接配合。当四足机器人遇到不同的路面场景需要更换新的足底工作面301时，四足机器人将趴下，并通过甩动小腿单元100，转轴303在离心力的作用下，由第一孔位移动至第二孔位，此时定位筋302与限位槽1021处于脱出状态。然后将足底本体300贴地后利用侧摆关节、髋关节和膝关节对足底工作面301进行调整，将欲换的新的足底工作面301调整到着地的位置。最后，四足机器人站立起来，并利用重力将转轴303从第二孔位重新调至第一孔位，同时限位槽1021与定位筋302卡接，从而完成足底的切换。
49.进一步地，如图10和图11，为了保证四足机器人行进过程中，足底结构在落地时更加稳定，在一具体实施例中，足底本体300为球状结构，定位筋302为设置在球状结构外表面的凸起部，以将球状结构分隔形成多个足底工作面301，且在小腿单元100的底部设置有弧形面，且弧形面将球状结构的足底本体300上半部分包围在内，以使足底本体300在进行足底工作面301的切换时，更加灵活便捷。需要说明的是，各个足底工作面301分别由不同的足底缓冲材料组成，具体地，在本实施例中，足底缓冲材料采用加强抓地力的缓冲材料、耐磨缓冲材料和静音缓冲材料，当然足底缓冲材料也可以采用其它类型的缓冲材料，使得四足机器人的适应性更强。
50.本发明实施例还公开了一种足底更换方法，该足底更换方法为针对如上实施公开的四足机器人的足底结构，该足底结构兼具上述四足机器人的足底结构的所有技术效果，本文在此不再赘述。其中，足底更换方法，包括以下步骤：
51.第一步，四足机器人处于趴卧状态，并通过甩动小腿单元100与大腿单元200连接处的膝关节，足底本体300在离心力的作用下，使得转轴303由第一孔位甩至第二孔位，此时定位筋302与卡锁件102脱离，并且足底本体300可以绕转轴303进行旋转。
52.第二步，将足底本体300与地面接触，并通过侧摆关节、髋关节和膝关节对足底工作面301进行调整，将欲换的新的足底工作面301利用与地面的摩擦旋转至与地面接触的位置。
53.第三步，当新的足底工作面301更换完成后，四足机器人处于站立状态，并利用自身重力作用，将转轴303由第二孔位调至第一孔位。此时，定位筋302与卡锁件102重新卡接，从而实现了自动更换足底的操作。
54.本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”和“第二”等是用于区别不同的对象，而不是用于描述特定的顺序。此外术语“包括”和“具有”以及他们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有设定于已列出的步骤或单元，而是可包括没有列出的步骤或单元。
55.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。